北京西郊雨洪調蓄工程綠化建設問題及對策淺析

胡加玲，田鑫悅，石海賢，趙 祎

（北京市城市河湖管理處，北京 100043）

北京西郊雨洪調蓄工程（以下簡稱西蓄工程）是對阜石路砂石坑、西黃村砂石坑的治理和利用工程。阜石路砂石坑為早年開采砂卵料形成的大坑，其東側經人工填埋至原地面高程，西側仍為大坑。西蓄工程建設后，徹底改變了阜石路砂石坑一片荒蕪、塵土飛揚的狀況，在滿足防洪蓄洪主要功能的同時兼具生態建設、景觀美化等重要功能[1]，但是該工程在建設中尚存在不足，由于砂石坑土壤貧瘠、邊坡過陡、水位變化等問題，導致綠化景觀受到影響。基于此，本文以阜石路砂石坑為例，具體分析該工程在實現水利功能的同時[2]，其綠化工程建設過程中存在的問題及采取的工程完善措施，以期為類似綠化工程建設提供思路與借鑒，同時為城市生態文明建設提供參考。

1 綠化工程建設概況

阜石路砂石坑占地面積66.69 萬m2，其中綠化面積52.7 萬m2，綠化覆蓋率達79.2%。砂石坑與田村山南路共用綠地。阜石路砂石坑有100 余種苗木，共4.5萬余株，各類喬木、灌木、地被、花卉搭配種植，植物種類豐富多樣。

2019年9 月24 日，阜石路砂石坑作為“濱水空間，開放共享”的綠色生態公園，免費向社會開放。為向市民提供更好的娛樂生活場所，2020年西蓄工程開展了綠化景觀提升工作，按照“三季有花、四季常綠”[3]的指導思想，通過種植月季、油菜花、連翹等，提升春夏季花卉觀賞效果；增植黃櫨、火炬、元寶楓等秋色葉樹種，增添秋季色彩；在坡面增植苜蓿等耐旱地被，提前坡面的春天返青時間；在進口檢修閘站下方種植大面積紫葉小檗，打造“水務為民”亮點景觀區域；在坡面臺階及排水溝兩側種植紅瑞木和金枝槐，增添縱線色彩；種植荷花、睡蓮、水葫蘆等水生植物等，凈化美化水體，打造了“春花、夏草、秋葉、冬石”的景觀效果，詳見表1。

表1 西蓄工程阜石路砂石坑植物觀賞時間及種類

同時，結合無廢河湖理念，將園林綠化和其他廢棄材料加工再利用，制作景觀小品美化環境。

2 綠化建設方面存在的問題

2.1 土質問題

阜石路砂石坑主要被房渣土、素填土、卵石填土、碎石回填，埋深為23～28 m[4]。最大厚度達34.2 m，填土底界分布高程37～41 m，揭露的最低高程為34.3 m，最高高程為48.85 m。人工填土下部主要為卵礫石層，在砂石坑西北角的最大鉆探深度127 m，未揭穿卵礫石層。

阜石路砂石坑土質狀況是影響植物生長的重要因素，由于砂石坑表面凹凸不平、土壤含水率低、地表干燥、土壤保肥性能較差、養分流失嚴重、土壤貧瘠，無法為植物生長提供良好條件[5]。植物茁壯成長的基本條件便是良好的土壤質量[6]，因此砂石坑土壤問題是西蓄工程綠化建設中亟待解決的問題。

2.2 水位變化問題

西蓄工程作為水利工程，汛期要發揮防洪蓄洪的重要功能，阜石路砂石坑水位會不斷變化。阜石路砂石坑設計起調水位40 m，最高蓄水位57.4 m，設計庫容680 萬m3。西黃村砂石坑起始蓄洪水位48 m，最高滯洪水位62 m，蓄洪庫容20 萬m3[7]。此外，該工程還可通過坑底的10 眼滲井和坡面自然下滲的方式來回補地下水。因此，回補區的范圍隨水位變化而變化。防洪水位達到回水區，會使景觀區的植物長期淹沒在水中，如圖1所示，水淹會對植物造成多方面的影響，包括離子毒害、低氧脅迫、降低光能利用、機械損傷等[8]，導致植物生長受到抑制，會表現出爛根、黃化、枯死等現象[9]。大量研究結果表明，長期淹水會對植物的生長發育造成危害。蘇春莉等研究表明，長期水澇不利于閩楠幼苗的生長，甚至會導致植株死亡[10]。此外，滇楸也對土壤水分十分敏感，當地下水位較高以及季節性積水時，植株長勢弱，生長量小，甚至成片死亡[11]。因此，砂石坑運行水位是影響綠化植物生長發育關鍵因素，并成為西蓄工程綠化建設的難點之一。

圖1 阜石路砂石坑水位變化示意

2.3 邊坡過陡問題

阜石路砂石坑在治理前上開口邊坡很陡，坡度約1∶1，坡度大導致水土流失嚴重，植被不易生長[12]。由于岸坡建筑渣土回填有壓實處理不到位及排水設施不完善的問題，所以砂石坑邊坡存在不穩定因素，在重力作用下坡體易產生拉張裂縫，導致邊坡失穩[13]。砂石坑地層巖性主要為第四紀沉積的砂、卵礫石，第四系松散層下伏基巖主要為第三紀沉積的砂礫巖、頁巖和黏土巖，坑深22～28 m。一旦遭遇行洪高水位對邊坡長期浸泡，會對巖體產生軟化侵蝕作用，形成軟弱結構面，進而對砂石坑邊坡造成沉降與位移影響，導致邊坡穩定性下降，這又將導致綠化植物生長環境處于不穩定狀態，嚴重影響其正常生長，無法發揮其綠化功效[14]。因此，邊坡問題是影響西蓄工程綠化建設進程的重要因素之一。

2.4 灌溉系統問題

西蓄工程范圍內共有3 眼綠化灌溉用井，分別在西側66 m、東北下坡道55 m 和南坡39 m 高程。西蓄工程阜石路砂石坑最高高程為66 m，其中位于南坡39 m 高程的綠化灌溉用井，由于高程差大，存在水壓不足、無法出水的情況，進而影響綠化灌溉用水，導致部分區域植株因缺水而無法正常生長，綠化景觀效果相對較差[15]。由此可見，灌溉系統也是影響西蓄工程綠化建設效果的原因之一。

2.5 種植密度問題

大量研究表明，植物的種植密度是影響植物生長的重要因素，在杜丹丹等人的研究中，杜仲在不同的種植密度下的生長趨勢不同，密度過大會導致其株高顯著降低[16]。在曹力凡等人的研究中，雜交構樹密度過大會導致樹木下部的葉片、枝條出現黃化脫落現象[17]。西蓄工程中的植物種植密度未按科學行間距進行種植，導致部分植物出現長勢不良、黃化、矮小甚至枯死的現象。

在西蓄工程南坡52～58 m 高程坡面，選取2 塊面積相同且種植元寶楓的區域，分別命名為樣本A和樣本B，研究不同株行距對元寶楓生長勢的影響。2塊樣本的具體數據，詳見表2。由表2可知，相同條件下，樣本A 的元寶楓株行距過密，生長空間有限，樹冠較小，生長勢較差。由此可見，植株的株行距對植物生長會有一定的影響，具體影響因素還要做進一步探討。

表2 不同樣本的元寶楓生長勢對比

3 綠化工程改善措施

3.1 優化設計布局

西蓄工程以保障水利功能為前提，以濕地、花田、密林等景觀元素為主要特色，融入休閑游憩功能，營造獨特的“沁谷花田”生態景觀，建設了主景區、親水活動區、生態密林區、谷底花田區、坡面花海區、生態保育區、活動廣場區7 個功能區，如圖2 所示。每個區域充分發揮其主要功能，各個區域又協調統一，共同發揮生態作用。同時，以生態恢復和生物多樣性保護為首要原則，采取以鄉土樹種為主要樹種、合理規劃且保護場地內原生樹種的施工措施。另外，通過合理配置常綠與落葉植物比例，注重植物空間配置與季相變化，營造了樹種豐富、結構合理、自然協調、穩定健康的“喬木+灌木+藤本+地被+水生植物”復層混交植物群落[18]。西蓄工程在滿足城市防洪、回補地下水兩大功能外，還承擔著服務為民、生態環境改善的功能，其開闊的水面、成蔭的綠樹為北京京西增添了一片碧色，也成為周邊居民健身、活動的好去處，為北京建設宜居之都作出了積極貢獻。

圖2 西蓄工程功能分區

3.2 土質改善

在西郊砂石坑底部進行種植土填筑，部分利用現狀砂坑東側綠地內表層土料，施工時，待綠地內苗木移栽后，用104 kW 推土機剝離表層土料，人工配合1 m3挖掘機挑選、剔除不符合填筑要求樹根、大粒徑渣料等雜物后，裝10 t自卸汽車運至填筑區附近，由104 kW 推土機推運至填筑部位，人工配合鋪料、平整；種植土料不足部分由市場采購后運到現場。在種植中，所有大土塊、石塊、硬土及其他雜物和不適于種植的材料，都將進行處理。處理好的表土和底土應分開。現狀土質較差，植物生長不良，如需換土，按表3標準執行。土壤的各項物理指標參照《北京西郊砂石坑蓄洪工程初步設計工程地質勘查報告》中的土的物理力學性質指標建議值，詳見表4。

表3 換土深度

表4 土的物理力學性質指標建議值

3.3 植物選擇

3.3.1 水生植物選擇

水生植物選擇上要注重植物生長習性，根據阜石路砂石坑的水土情況將挺水植物、浮葉植物、沉水植物、漂浮植物等進行科學合理配置。為保證湖區在盈水與枯水期打造良好的景觀效果，在植物選取上主要選擇耐澇、生長能力強的水生植物。水下生態擋墻與種植的水葫蘆、香蒲、鳶尾等植物能起到凈化河道水質的作用，且隨著生長時間的延長，水質凈化效果逐漸明顯[19]，以此達到水清岸綠的景觀效果。在砂石坑的沿線種植睡蓮、蘆葦、紅廖、荷花等耐澇的水生植物，構建與其他生物和諧共生的綠化景觀生態系統[2]。在湖岸及連通渠部分扦插水柳進行護坡，打造以綠色木本植物來美化混凝土墻及硬質護砌等模式[18]。結合西蓄工程性質，水生植物的選擇尤為重要，在不妨礙“西蓄”的同時要達到美化景觀的效果，還能在凈化水質上起到重要作用。

3.3.2 陸生植物選擇

陸生植物在選擇時應滿足適應當地氣候，抗旱性強；根系發達，擴展性強；耐瘠薄，耐粗放管理；種子生命力強，發芽率高，容易更新；綠期長，多年生等條件[20]。西蓄工程陸生植物的選擇在滿足上述條件的同時，主要以鄉土樹種為主，搭配常綠樹種、秋色葉樹種和“花灌草”相結合。阜石路砂石坑人工覆土層薄，因此多選用木槿、紫荊、紫薇等淺根系植物，還有油松、側柏等北京市鄉土樹種。為豐富西蓄工程秋季景觀效果，選用元寶楓、黃櫨、銀杏等秋色葉樹種，秋色葉樹種葉色進入秋季或經霜后由綠色轉為其他顏色，整個樹冠顯得鮮艷而優美。

為貫徹“三季有花”的指導思想，種植射干、鳶尾類等多年生草本植物，多年生植物對環境要求不嚴，可粗放管理，群體功能顯著。

3.4 陡坡整治

阜石路砂石坑邊坡治理，通過邊坡穩定計算，分析了非蓄洪期、正常蓄洪期和庫水位降落期3 種工況。非蓄洪期湖水位39 m，正常蓄洪期最高蓄洪水位57.4 m，庫水位降落期洪水位由57.4 m降到40 m。其計算成果，詳見表5—6。針對不同陡坡，工程因地制宜地采用了1∶4～1∶5 的緩坡治理方案。邊坡治理在降低邊坡坡度、使邊坡穩定的同時，也對護坡表層滑動采取加固工程措施。為防止雨水沖刷，邊坡護砌采用鉛絲石籠，厚500 mm，下設1 層無紡布，石籠上覆500 mm厚種植土。采用橫斷面混凝土梁，分格固坡，格內護砌采用300 mm 厚干砌石，覆土厚200 mm，表層鋪設KLD 環保植草毯。采用生態護岸建設方法，根據水流動力情況及永定河園博湖護岸的經驗[21]，選擇WE滲濾砌塊與扦插柳枝護岸。

表5 1∶4邊坡計算成果

表6 1∶5邊坡計算成果

在坑底東半部，設計底高程為38～40 m，根據景觀設計布置成梯田田埂，田埂采用3～4層干壘砌塊400 mm×300 mm×150 mm 分隔，砌塊基礎采用寬500 mm、厚200 mm 的C10 混凝土墊層。以上措施，可有效解決阜石路砂石坑邊坡過陡問題[22]，同時確保堤岸穩定，為增加砂石坑庫容與后期植被生長提供必要地形條件[23]。

3.5 綠化節水灌溉工程建設

2014年，建設綠化節水灌溉工程時，管道灌溉和地埋式噴灌系統的每個灌溉小區均建設了獨立的灌溉管網，灌溉干管一般由灌溉取水水源點垂直于河流方向沿灘地、堤坡向上布設到堤頂，支管垂直干管布設（平行河流方向）。灌溉支管間距為30 m，快速取水閥間距為30 m。干管采用DN75～110 PVC-U塑料管，支管采用DN75～90 PVC-U 塑料管，為使綠化供水管道工程系統安全穩定運行，采取如下措施進行防護：①在移動泵出口設置疊片式組合過濾器（120 目）和進氣閥，并便于設插卡式水表計量；②在每個灌溉小區的管網系統最低處設置泄水井，以便排空灌溉管網系統中的水，防止冬季輸水管道因氣溫低而凍壞；③PVC-U 塑料管在道路、圍墻下側穿過時，需加DN80、DN100、DN150鋼套管，防止塑料管道受損。

2020年，為解決灌溉系統水壓不足的問題并有效防治水土流失，采取在坡面上布設微噴帶的方式進行灌溉，微噴帶上的出水孔在重力和空氣阻力的作用下可形成細雨般的噴灑效果。微噴帶微小的流量可以濕潤作物根部附近的土壤，既省水、省工、節能，又能很好地適應西蓄工程的土壤和地形，有利于西蓄工程坡面植被生長。

3.6 綠化苗木移植

2022年春，針對西蓄工程植株密植問題制定了苗木移植計劃，進行了首次苗木移植試驗，將檢修閘兩側種植過密的碧桃移植40株到較開闊、空曠的西北坡面。為保障移植后的成活率，移植試驗選在春季發芽前進行，嚴格按照規范要求移植[24]，對被移植的碧桃做好防護，加強移植后的養護管理，以提升其存活率。移植后的碧桃因株行距加大，可接收到更充分的光照，進行正常的光合作用，長勢良好，未出現通風不良、葉片發黃、感染病蟲害的情況。后續將依據西蓄工程苗木移植計劃，按照“適地適樹”原則，對其他株行距過密的植物進行移植。

4 結語

西蓄工程經過2014—2017年建設和2020年綠化景觀提升，生態環境得到了極大改善。通過綠化工程建設，不僅改善了阜石路砂石坑范圍內的區域景觀環境，形成了層次豐富的植物群落，還對于調節周邊小氣候、改善空氣質量、保護生物多樣性等具有重要作用。為充分發揮西蓄工程生態建設的重要功能，實現“平戰結合，有水而蓄，無水則綠”的社會效益，西蓄工程仍需要在綠化建設方面就進一步提升綠化效果進行深入研究。